1、 日程安排日程安排周一周一 早上早上 軟件安裝；軟件安裝；DHI 簡介；簡介；MIKE 11 總體介紹總體介紹; 理論背景理論背景 下午下午 模塊結構；簡單例子；模塊結構；簡單例子； MIKE 11 模擬文件模擬文件周二周二 上午上午 MIKE 11 河網(wǎng)文件河網(wǎng)文件 下午下午 MIKE 11 斷面文件斷面文件; MIKE 11 邊界文件邊界文件周三周三 上午上午 時間序列編輯器時間序列編輯器; HD 參數(shù)文件參數(shù)文件; MIKE VIEW 下午下午 NAM 模型模型周四周四 上午上午 SO 下午下午 AD 參數(shù)文件參數(shù)文件; WQ 參數(shù)文件參數(shù)文件周五周五 上午上午 WQ 參數(shù)文件；參數(shù)文件

2、；Ecolab 下午下午 練習；討論練習；討論 DHI 水與環(huán)境水與環(huán)境 Internet:http:/www.dhi.dkEmail:softwaredhi.dksosdhi.dk 離岸建筑物與管線離岸建筑物與管線 港口與海岸建筑物港口與海岸建筑物 近海水動力近海水動力 海洋學與海洋環(huán)境海洋學與海洋環(huán)境 海岸管理海岸管理 河流水動力與水工建筑物河流水動力與水工建筑物 水資源管理水資源管理 DHI 水與環(huán)境水與環(huán)境 環(huán)境影響評價環(huán)境影響評價 實驗室服務實驗室服務 化學物質和產(chǎn)品毒理化學物質和產(chǎn)品毒理 清潔生產(chǎn)清潔生產(chǎn) 大氣與固廢治理大氣與固廢治理 給排水給排水 機構能力建設與培訓機構能力建設與

3、培訓 DHI 水與環(huán)境水與環(huán)境 DHI 軟件軟件MIKE BASINMIKE SHEMIKE 11MIKE 3MIKE INFOMIKE NETMIKE SWMMMOUSELITPACKMIKE 21 MIKE 11 一維河渠模擬軟件系統(tǒng)一維河渠模擬軟件系統(tǒng) 模模 塊塊 結結 構構水 質泥 沙 輸 運水 動 力降 雨 - 徑 流對 流 擴 散MIKE 11 數(shù) 據(jù) 庫 斷 面、地 形 時 間 序 列 文 件 降雨降雨-徑流徑流 (NAM)降雨、蒸發(fā)降雨、蒸發(fā)模型模型參數(shù)參數(shù)徑流組分徑流組分地下水補充地下水補充MIKE 11 水 工 建 筑 物 堰 涵 洞 橋 梁 泵 水 閘 控 制 建 筑 物

4、 潰 壩 洪 水 預 報 GIS 界面 (ArcView)MIKE 11水動力模塊水動力模塊 水 位 流 量 淹 水 實 時 校 正 MIKE 11洪水預報模塊洪水預報模塊MIKE 11 對 流 輸 運 擴 散 輸 運 一 級 衰 減 率 粘性泥沙 單層/多層 T = Q CT = -DxCMIKE 11對流擴散模塊對流擴散模塊 BOD/DO 富營養(yǎng)化 重金屬BODDONH3NO3浮游植物浮游動物葉綠素a氮磷溶解氧碳溶解性吸附懸浮顆粒孔隙水底泥水質模塊水質模塊MIKE 11 非粘性泥沙輸運 Engelund-Hansen Ackers-White Engelund-Fredse van Rij

5、n Smart-Jaeggi 顯式 河床演變 單一泥沙組分 級配泥沙SuspededLoadBedloadPassive泥沙輸運模塊泥沙輸運模塊MIKE 11 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫MIKE 11 地形數(shù)據(jù): 河道斷面 灘區(qū)地形 河道、灘區(qū)糙率 水工建筑物設計參數(shù) 時間序列數(shù)據(jù): 邊界條件 率定驗證資料 其它（Q-h 邊界條件）b (storage width)h (elevation)flood plainflood plainchannelTime Discharge m3/s 模塊應用模塊應用MIKE 11 水動力模擬 河口 河流 灌溉系統(tǒng) 潰壩 水工建筑物規(guī)劃設計調度 洪水管理 洪水預報 對流擴

6、散模擬 鹽水入侵 水溫 污染物傳輸 水質模擬 溶氧平衡；氨氮；etc. 富營養(yǎng)化 重金屬 濕地 泥沙輸運模擬 粘性泥沙 非粘性泥沙 泥沙負荷 河床演變 MIKE 11 一維河渠模擬軟件系統(tǒng)一維河渠模擬軟件系統(tǒng) 任何有關非穩(wěn)態(tài)流動的數(shù)學模擬程序都基于以下三個要素:反映有關物理定律的微分方程組對微分方程組進行線性化的有限差分格式求解線性方程組的算法數(shù)學方程數(shù)學方程 假定:不可壓縮、均質流體基本是一維流態(tài)坡降小、縱向斷面變化幅度小靜水壓力分布連續(xù)性方程 (質量守恒定律)動量方程 (牛頓第二定律)微分方程微分方程:St. Venant 方程方程 dxQat time tat time t+dth(t)

7、h(t+dt)QQxd xQxAt質量守恒質量守恒 xh(t)FPP+Pz(t)H動量通量 = 動量 * 流速壓力= 靜水壓力 阻力 = 河床阻力重力= X 方向分量 動量守恒動量守恒 0)(22RACQgQxhAgxAQtQQxAt圣維南方程組微分方程組微分方程組 QtQAxgAhxg Q QCAR()220 運動波 擴散波 動力波方程近似方程近似 包括:1. 加速項2. 水壓梯度項3. 河床摩阻項4. 重力項適合應用于:+ 流態(tài)變化劇烈+ 潮汐+ 快速回水效應+ 洪水演進動力波動力波 包括: 1. 水壓梯度項2. 河床摩阻項3. 重力項適合應用于:+ 相對穩(wěn)定的回水效應+ 緩慢演進的洪水波

8、- 不能不能用于潮汐計算擴散波擴散波 包括: 1. 河床摩阻項2. 重力項適合應用于:+ 陡坡河道- 不能不能用于回水計算- 不能不能用于潮汐計算運動波 水動力水動力 6 點 Abbott-Ionescu 有限差分格式 動力波/擴散波/運動波 支狀/環(huán)狀河網(wǎng)QQQhhhh求解格式求解格式 MIKE 11 一維河渠模擬軟件系統(tǒng)一維河渠模擬軟件系統(tǒng) HD 模擬模擬MIKE 11模擬河道水位流量 水動力模擬 河口 河流 灌溉系統(tǒng) 潰壩 水工建筑物 洪水管理 洪水預報 模型數(shù)據(jù)要求模型數(shù)據(jù)要求方程組求解需要以下數(shù)據(jù)方程組求解需要以下數(shù)據(jù) 流域描述 河道和灘區(qū)地形 邊界處水文測量數(shù)據(jù) 率定驗證用水文測量

9、數(shù)據(jù) 水工建筑物設計參數(shù)及調度運行規(guī)則 HD 模型設置模型設置設置MIKE 11 模型需要以下文件:斷面數(shù)據(jù)(.xns11)河道位置(.nwk11)河道連接 (.nwk11)水工建筑物位置(.nwk11)邊界條件 (.bnd11) 模型參數(shù)文件(.hd11) (時間序列文件)(.dfs0) MIKE 11數(shù)據(jù)編輯器數(shù)據(jù)編輯器 模模 擬擬 文文 件件 斷斷 面面 文文 件件 參參 數(shù)數(shù) 文文 件件 河河 網(wǎng)網(wǎng) 文文 件件 時時 間間 序序 列列 文文 件件 邊邊 界界 文文 件件 模擬文件編輯器模擬文件編輯器兩大作用: 定義模擬設定 - 模擬 類型, - 時段, - 時間步長 - 輸入輸出結果文

10、件名 集成各編輯器文件信息 文件擴展名: *.sim11模型選擇模型選擇 (HD/AD/WQ)?非穩(wěn)態(tài)非穩(wěn)態(tài)/準穩(wěn)態(tài)準穩(wěn)態(tài)?哪些輸入文件哪些輸入文件?模擬時段及時間步長模擬時段及時間步長?初始條件初始條件? 練習練習使用模擬文件編輯器目標: 熟悉模擬文件編輯器結構，并用它運行 MIKE 11程序。練習內容:- 熟悉模擬文件編輯器結構，試著修改其中的各項設定。- 關閉模擬文件編輯器（不要保存），自己創(chuàng)建一個新的模擬文件，使之與剛才關閉的文件完全一致。- 運行所創(chuàng)建的文件 MIKE 11河網(wǎng)文件編輯器河網(wǎng)文件編輯器文件擴展名: *.nwk11 編輯有關描述河網(wǎng)的數(shù)據(jù)。 河網(wǎng)設定內容 : 數(shù)值化河網(wǎng)

11、 河段定義 水工建筑物- 堰- 涵洞- 泵- 控制水閘 - 潰壩 子流域劃分 MIKE 11河網(wǎng)文件編輯器河網(wǎng)文件編輯器河段定義河段定義: Topo ID 河段名 上游端點里程 m 下游端點里程 m 河段類型 (常規(guī)或連接渠道) 上游與其它河段的連接 下游是否與其它河段的連接 最大 x MIKE 11河網(wǎng)文件編輯器河網(wǎng)文件編輯器河網(wǎng)設定0.00010.40015.00025.00015.0003.000River A0.000 - 10.400River C15.000 - 25.000River B3.000 - 15.000河名 上游端點 下游端點 上游連接 下游連接 River A 0.

12、000 10.400 - River C 15.000River B 3.000 15.000 - River C 15.000River C 15.000 25.000 River B 15.000 - MIKE 11河網(wǎng)文件編輯器河網(wǎng)文件編輯器河段計算網(wǎng)格點 里程 m : 20.000 28.000 32.000 40.000 根據(jù)斷面數(shù)據(jù)庫確定的計算水位點模型自動內插斷面處的計算水位點計算流量點 最大 dx = 5.000 m 最大 dx = 3.000 m 最大 dx 8.000 m MIKE 11河網(wǎng)文件編輯器河網(wǎng)文件編輯器河段的縱向概化: 詳詳 細細 概概 化化 起起 碼碼 概概

13、化化 MIKE 11河網(wǎng)文件編輯器河網(wǎng)文件編輯器河網(wǎng)的橫向概化: 詳細概化詳細概化起碼概化起碼概化 練習練習 目標: 熟悉河網(wǎng)編輯器的操作及編輯和顯示功能。練習:- 改變里程值，觀察MIKE 11如何自動重算各點里程。- 嘗試加入一個涵洞。- 改變顯示的顏色和符號。- 關閉河網(wǎng)編輯器（不要保存）。創(chuàng)建一個新的河網(wǎng)文件并輸入背景圖。 東江簡化河網(wǎng)東江簡化河網(wǎng)-1dongjiangzengjiangdongjiangupperhuangdongjiangnandongnanhoushuDongguanqianxidaohengzhongtangoudongnangutaiyangxi 東江簡化河網(wǎng)

14、東江簡化河網(wǎng)-2Dao2002012110NegativeDongguan2002024930NegativeDongjiang2002043611NegativeDongjiangnan200209950NegativeDongjiangupper2002053290NegativeDongnangu200207169NegativeDongnanhou2002018257NegativeHengartificial04830PositiveHuang198808245PositiveOu1988010400PositiveQianxi200203810PositiveTaiyangxi20

15、0204160PositiveShu200203017NegativeZengjiang1988033031PositiveZhongtang2002013843Negative 斷面數(shù)據(jù)庫斷面數(shù)據(jù)庫文件擴展名：文件擴展名： *.xns11斷面通過以下三個要素與河段匹配斷面通過以下三個要素與河段匹配: 河名河名; Topo ID 里程里程 每個斷面包含以下信息每個斷面包含以下信息: 原始數(shù)據(jù) (X,Z值，定義河床高程) 處理后數(shù)據(jù) (水力參數(shù)，如過水斷面面積、水力半徑等) MIKE 11斷面文件編輯器斷面文件編輯器文件擴展名: *.xns11編輯河道斷面數(shù)據(jù)。內容包括: 原始數(shù)據(jù)- 斷面測量資

16、料- 一組 (x,z) 數(shù)據(jù) 處理后數(shù)據(jù)- 每個斷面的水力參數(shù)表， f(h)- 從原始數(shù)據(jù)自動計算，也可手工輸入- 模擬過程中只用表格內數(shù)據(jù) = 所有斷面都必須有處理過數(shù)據(jù) MIKE 11原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù):河床高程x,z 坐標斷面類型:敞口 / 封閉基準面:相對高程 水力半徑公式:阻力或水力半徑標記左右岸堤阻力調整系數(shù):相對阻力.對河床糙率進行橫向調整Flood Plain River channelM = 10 M = 30 Datum MIKE 11標記標記有效面積 MIKE 11處理后數(shù)據(jù)處理后數(shù)據(jù)處理后數(shù)據(jù)處理后數(shù)據(jù)包括: 各種可能水位下過水斷面面積、水力半徑、水面寬度

17、、流量模數(shù) 流域調蓄（可選） 阻力調整系數(shù)（垂向，可選） MIKE 11河床糙率河床糙率河床糙率: 公式: Manning-StricklerMm1/3 /s Manning 系數(shù) ns/ m1/3 (= 1/M) Chezy 系數(shù)Cm1/2 /s 計算糙率 = 阻力調整系數(shù) * 河床糙率 (斷面文件) (HD 參數(shù)文件)(缺省: Rf = 1.0) (缺省: M = 30) 練習練習使用斷面文件編輯器目標: 熟悉斷面文件編輯器的顯示和編輯功能。練習:- 嘗試修改、復制和插入新的斷面- 從圖像修改斷面數(shù)據(jù)- 觀察處理后數(shù)據(jù)表格 - 輸出斷面數(shù)據(jù)至一文本文件。關閉斷面文件（不要保存），創(chuàng)建一個新

18、的斷面文件，輸入斷面文本文件。 邊界條件邊界條件MIKE 11再外部邊界處應設置邊界條件流量, Q :河道上游旁側入流水位, h : 下游邊界Q/h 邊界 : 下游邊界 (禁止設在上游)QQQh or Q/h 上邊界應設在遠離研究區(qū)域，系統(tǒng)內部的變化不應導致邊界條件的變化。 核心研究區(qū)域不應受邊界條件的直接影響。 MIKE 11邊界文件編輯器邊界文件編輯器文件擴展名: *.bnd11編輯邊界條件:邊界條件由以下要素定義: 河名 里程 邊界類型 時間序列文件名 時間序列項QtttQWl MIKE 11時間序列編輯器時間序列編輯器文件擴展名: *.dfs0編輯時間序列數(shù)據(jù):時間序列編輯器包括: 表

19、格視窗 圖像視窗時間序列由以下要素定義: 名稱、類型（水位、流量等）、單位 時間序列軸類型 (等時間間隔 / 不等時間間隔等) 開始時間、時間步長、步數(shù) 練習練習使用邊界和時間序列編輯器練習:- 在圖像窗口修改數(shù)據(jù)，注意在表格視窗內數(shù)據(jù)的變化。 -改變時間序列編輯器的顯示屬性。- 用工具欄中的“calculator”功能改變時間序列數(shù)據(jù)。- 在Excel和時間序列編輯器之間進行數(shù)據(jù)交換。 MIKE 11HD 參數(shù)文件編輯器參數(shù)文件編輯器文件擴展名: *.hd11編輯HD參數(shù)文件: 初始水位流量 河床糙率 選擇圣維南方程的簡化方程 引擎程序 的參數(shù)設定 MIKE 11HD 參數(shù)文件編輯器參數(shù)文件

20、編輯器全域和局部值:全域值局部值M = 30M = 30M = 25M = 200.0 5000 10000 15000 20000 Distance mMannings M MIKE 11數(shù)據(jù)編輯器數(shù)據(jù)編輯器 模擬文件編輯器模擬文件編輯器 斷面文件編輯器斷面文件編輯器 參數(shù)文件編輯器參數(shù)文件編輯器 河網(wǎng)文件編輯器河網(wǎng)文件編輯器 時間序列編輯器時間序列編輯器 邊界文件編輯器邊界文件編輯器 MIKE VIEWMIKE 11 計算結果用計算結果用 MIKE VIEW 提取和演示提取和演示打開結果文件打開結果文件選擇裝在選項選擇裝在選項 MIKE VIEW平面視窗平面視窗顯示平面視窗顯示結果文件中的

21、結果文件中的所有計算水位所有計算水位流量點流量點水位點藍色水位點藍色流量點紅色流量點紅色 MIKE 11 一維河渠模擬軟件系統(tǒng)一維河渠模擬軟件系統(tǒng) 水閘運行控制水閘運行控制MIKE 11越流閘 , 縱視圖 :閘底高程閘門啟閉范圍閘門操作 水閘運行控制水閘運行控制MIKE 11越流閘 , 前視圖 : 閘寬閘底高程 水閘運行控制水閘運行控制MIKE 11瀉流閘 , 縱視圖 :閘門啟閉范圍閘底高程閘門操作 水閘運行控制水閘運行控制MIKE 11瀉流閘 , 前視圖 : 閘寬閘底高程 MIKE 11 一維河渠模擬軟件系統(tǒng)一維河渠模擬軟件系統(tǒng) AD 模擬模擬MIKE 11 對流擴散模擬 鹽水入侵 水溫變化

22、 污染物傳輸 一級衰減模擬河流中溶解或懸浮物質的一維輸運。 MIKE 11AD 邊界邊界 開邊界出流 開邊界入流 - 濃度 - 傳輸 開邊界出流 - 入流 封閉 022xC0 xCC = Cbound Q*C = Qbound * Cbound C= Cbound + (Cout-Cin)*e-tmix/kmix MIKE 11AD 邊界邊界混合系數(shù), Kmix :CtDelay due to Kmix OutflowInflowRiverSeaCtSmall Kmix (instantanous mixing)Large Kmix OutflowInflowOutflowInflow 水質模

23、擬水質模擬 MIKE WQ 模塊結構模塊結構水水 動動 力力 模模 擬擬水水 質質 模模 擬擬對流擴散模擬對流擴散模擬 流量流量 降雨降雨 蒸發(fā)蒸發(fā) 水水 位位 流流 量量 風風 溫溫 度度 初初 始始 條條 件件 邊邊 界界 條條 件件 點點 源源 面面 源源 溫溫 度度 鹽鹽 度度生化反應系數(shù)生化反應系數(shù)BOD, 溶氧溶氧, 氨氮氨氮, 硝氮硝氮, 磷磷, 大腸桿菌大腸桿菌影影 響：響： MIKE WQ 水質過程水質過程 大氣復氧有機物降解迅速耗氧迅速 & 延遲耗氧與河底/沉積物之間的交換硝化反硝化磷的反應過程磷在水體與底泥之間的交換大腸桿菌衰減 狀態(tài)變量狀態(tài)變量1.水溫2.溶氧3.氨氮4.硝氮5.BOD_溶解性BOD_懸浮 BOD_底泥BOD6.溶解性 P7.顆粒狀 P8.糞大腸桿菌9.總大腸桿菌 Oxygen processesExchange with atmosphereDecompositionNitrificationAlgae respirationAnim